[發明專利]用于實現具有低角分散的峰值離子能量增強的系統和方法

在審

• 申請號: 201880070895.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN111295731A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 朱萊恩·休布;吳垠;亞歷山大·帕特森
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

1.一種操作等離子體室以在蝕刻操作期間增加離子能量并減少被導向襯底的表面的離子的角分散的方法，其包含：

接收脈沖化信號以驅動所述等離子體室的操作，其中所述脈沖化信號具有兩狀態，所述兩狀態包含第一狀態與第二狀態；

在所述第一狀態期間在主要頻率電平下操作主要射頻(RF)產生器，以及在所述第二狀態期間使所述主要RF產生器維持在關閉狀態，其中在所述第一狀態期間操作所述主要RF產生器為形成在所述襯底上方的等離子體鞘產生經增加的電荷，其中所述經增加的電荷增加所述等離子體鞘的厚度；

在所述第二狀態期間在次要頻率電平下操作次要RF產生器以及在所述第一狀態期間使所述次要RF產生器維持在所述關閉狀態，其中在所述第二狀態期間操作所述次要RF產生器使用在所述第一狀態期間所產生的所述等離子體鞘的所述經增加的電荷的至少一部分作為添加功率以增強所述第二狀態期間所產生的所述離子能量，所述添加功率減少當所述離子被導向所述襯底的表面時所述離子的所述角分散，其中所述主要RF產生器與所述次要RF產生器通過阻抗匹配電路而耦合至與所述等離子體室相關的上電極；以及

根據所述脈沖化信號在所述第一狀態與所述第二狀態中持續操作所述主要RF產生器與所述次要RF產生器，以增進在所述第一狀態與所述第二狀態的多個循環期間的所述蝕刻操作。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述主要RF產生器在所述第一狀態期間在開啟狀態下操作至少預定時間期間，所述預定時間期間足以產生用于增加所述等離子體鞘的電荷的電荷閾值量。

3.根據權利要求2所述的方法，其中所述預定時間期間是在配方校正例程期間決定，所述配方校正例程用于蝕刻所述襯底的所述表面的一種材料。

4.根據權利要求2所述的方法，其中所述預定時間期間的范圍介于所述脈沖化信號的工作周期的10％和50％之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述主要RF產生器為低頻RF產生器，而所述次要RF產生器為高頻RF產生器，其中所述高頻RF產生器具有比所述低頻RF產生器高的操作頻率。

6.根據權利要求1所述的方法，其中在所述第一狀態期間與所述等離子體鞘相關的時間常數增加，其中所述主要RF產生器在所述第一狀態期間所產生的RF信號的主要功率電平的至少一部分被添加至所述次要RF產生器在所述第二狀態期間所產生的RF信號的次要功率電平，以促進所述第二狀態期間的所述蝕刻操作。

7.根據權利要求1所述的方法，其還包含操作RF偏置產生器以在所述第一狀態期間具有第一偏置功率參數水平并且在所述第二狀態期間具有第二偏置功率參數水平，其中所述第一偏置功率參數水平低于所述第二偏置功率參數水平，其中所述RF偏置產生器通過另一阻抗匹配電路耦合至所述等離子體室的卡盤，其中所述RF偏置產生器的所述第一偏置功率參數水平協助在所述第一狀態期間所形成的離子能量傳輸至所述第二狀態。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述在所述第一狀態期間在所述主要頻率電平下操作所述主要RF產生器增加所述等離子體鞘的電抗，其中所述等離子體鞘的所述電抗的所述增加相應地減少流經所述等離子體鞘的電流，其中所述電流的減少使與所述等離子體鞘相關的電阻的平均量增加，其中所述電阻的平均量的所述增加增大與所述等離子體鞘及所述第一狀態與所述第二狀態相關的平均時間常數，以增加在所述第一狀態與所述第二狀態期間所述等離子體鞘的放電的時間量，其中放電的所述時間量的所述增加提高所述離子的峰值離子能量并減少所述離子的所述角分散。

9.根據權利要求1所述的方法，其還包含：

確定所述主要RF產生器將在所述第一狀態期間于主要功率參數水平下操作；

控制所述主要RF產生器以使其在所述第一狀態期間于所述主要功率參數水平下操作；

確定所述次要RF產生器將在所述第二狀態期間于次要功率參數水平下操作；以及

控制所述次要RF產生器使其在所述第二狀態期間于所述次要功率參數水平下操作。